“君不见走马川、雪海边,平沙莽莽黄入天。
轮台九月风夜吼,一川碎石大如斗,随风满地石乱走。”
这是岑参《走马川行奉送出师西征》诗中的头两段。从沙尘暴的研究看去,他写了两件事:头一件是夜风怒吼,戈壁滩上碎石被大风吹动,在戈壁滩上乱飞(小砾沙)乱滚(大砾石);第二件是走马川(今新疆中南部东尔臣河流域)、雪海(泛指西域一带)边由于狂风怒卷而黄沙蔽日,迷迷蒙蒙一派混沌景色的沙尘暴经常来临。诗人通过一场沙尘暴骤起,把出征的将士可能遇到的险恶丛生的环境和将作艰苦卓绝的战斗情景衬托出来。当然,诗人是采用倒叙的办法,先写沙尘暴遮天蔽日,然后写大风起兮沙石飞扬的景象。这是作诗填词经常采用的一种手法。当然,也有可能是写实的。即远方沙尘暴来临,细沙遮天蔽日,带来的大风又把当地地表上的沙砾卷起,从而更增强了沙尘暴的威力,并一同向远方进击。这就是说,沙尘暴可有两种形式(图13,照片24):一是局地生成的,二是远方来客。由图13可见,对于局地生成者,它将要由小到大,从起沙、扬沙、进而引起沙暴、尘暴的这种三步曲;而由照片24可见,远方来袭的沙尘暴,则随天气系统而来,一气呵成。沙尘暴过境,引起各地强烈的地表风蚀,从而促使沙尘暴更剧烈地发展。当然,如果当地植被良好,环境优雅,那么远来的客人就会放慢脚步,仅从高空路过。从而产生浮尘天气。甚至留下来作客。即把风力减少,把自己携带而来的肥沃尘沙沉降下来。例如我国的黄土高原就是千万年来沙尘暴沉积而形成的。这就是沙尘暴形成、发展和消亡的基本模式。也就是我们要强调的,外因通过内因起作用这一至理名言在对待沙尘暴这一灾害性天气,令它可显现为魔鬼也可以表现为仙女的具体体现。
近些年来,在我们国家,对沙尘暴的报道真有点甚嚣尘上。似乎大难临头,众生难保。从而在有些老百姓的心理埋下恐惧的种子。下面让我们以科学的态度,还沙尘暴的本来面目,然后再倾听一下沙尘暴自己的诉说吧。
由图14可见,世界有十大沙尘暴源区。它们是北美洲的索尔顿湖区;南美的巴塔哥尼亚区及阿尔蒂普拉诺区;非洲的萨赫地区、萨哈拉沙漠及纳米比亚沙漠区;亚洲的印度山谷、塔克拉玛干沙漠及中蒙边界大戈壁滩;澳洲的艾尔湖盆地。总之,除了欧洲和南北极洲外,世界五大洲都存在着沙尘暴的发源地。它们在各地区及洲际风系(包括寒潮)的作用下把沙尘抬升到高空,然后由自西向东运行的西风急流(北半球)作长程搬运。它出国跨洲,沿着高空急流的路线,可搬运几千公里的距离。一旦风力减弱,它们就会停滞下来,然后用2~3个星期来分散和沉降这些被携带的粉尘负荷。
至于具体到我国,在东西两支急流作用下(图15)主要以三条路径从北、西北方向入侵(图16)。具体称之为东、中和西三线。从两图对比可见,其东和中二线与西风急流的北支几乎相同。但它们不仅仅停在我国北方,它们有时还可以作长途奔袭,从蒙古国中部出发向我国东南沿海延伸。强烈时,甚至可贯穿整个中国大陆,波及祖国半壁河山。但它显示的似乎是寒潮的功力,与急流关系较少。
至于沙尘暴的成因,现在人们的认识基本一致:一是由强大的天气过程带来猛烈的大风。这是沙尘暴的动力条件。没有大风自然吹刮不起沙尘来;二是有大片裸露、疏松而干燥的土壤或沙尘堆积物,包括干旱、半干旱土地,沙漠、戈壁和干涸的河床,洪泛区的干涸湖沼。而且还包括人为破坏的地表:如露天开采的矿山、人工开垦的干旱、半干旱草场和选矿厂遗弃的尾矿堆积库,等等。这是沙尘暴的物质基础。没有这些颗粒状堆积物,也就没有沙尘暴的局地生成和远方来袭时的局地加剧发展的基础。三是有强烈的地表热力抬升作用,即不稳定的地大气层结
*和强大的水平、垂直气压梯度力作用。它将促使沙尘的湍流交换、抬升和悬浮。这也是我们上面所讲的:外因通过内因起作用的道理。沙尘暴是一个全球性的天气及地质形成发展过程。除非全球的地表都覆盖着茂密或不大稀疏的植被或人工覆盖物,那么沙尘暴总会发生的。但当它随西风急流或天气系统移过来的时候,是走向消散、沉积,还是继续加强、发展,这区别就大了。前者将形成黄土高原或世界其他黄土、雨林及城乡区沉积体,而后者将成为危害环境,危害生产建设、甚至危及人的生命及动植物生境安全的灾害性天气。不过,内因和外因是可互相转换的,不是一成不变的。请看我们的例证:大家知道,太阳光对世界各国、各地区是公平的,在同一季节、在同一纬度上,太阳光的平均幅射强度是相近的。但当你区的地表裸露、干燥和疏松化时,它的作用是强烈的加热、强烈的长波反射和夜间迅速的冷却,使你的地区变为一个冷源,如沙漠戈壁区。太阳光对你没有好的作用。没有植被吸收,变成活性物质积累下来,而只能是造成局地大气上升运动,就是产生局地的风沙运动。这就是把内因转换成外因,更促进你区的干旱、沙漠化。所以,内因始终是决定的因素,是受益还是受灾的分水岭。我们中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,所以一直急切地呼吁加紧沙尘暴的研究和防治,加大投入,其着眼点就是大力改善我国的生态环境,否则,造就一个秀美河山,就将变成一句空话。我们应令沙尘暴不仅不产生灾害,而为我们作出贡献。至于采用何种路线,是退耕还草还林,经营三北防护林系统,还是因地制宜,宜农为农,宜草则草,宜林造林,而不仅是倾听某些个人和政府机构,一味强调种树一条腿,不撞南山不回头。甚至把治沙也归到林业局管辖,似乎治沙就是种草种树似的。事实上,年年种树不见树的历史和现状,是应引起深思的了。多年的三北防护林是该结帐了,花多少钱,成活多少棵树,保护多大块面积,生态效益,社会效应,虚效实效一块来。全球性的沙尘暴我们管不了,我们就从内因入手吧!因此,我们借此向国家建议治理沙尘暴应该是能林则林,宜草种草,而不宜之区域则采用如尼龙网栅栏和草方格工程等等行之有效的工程措施,它们也同样能起到固定地表,阻滞风沙流和沙尘暴的过境及降低进一步风蚀的治理目的。而种树也要根据当地气候及水土条件和当地树种,以形成稀疏片林为主,而不一定要形成林带或林网等事倍功半或功零的违背自然规律措施。更不要以为树种得越多越好。大家知道,在干旱半干旱区,树太多了,会造成土地进一步干旱化。因每棵树都是一个蒸发器。大量的水从地下蒸发到空中,最终还将祸及这些树本身,令人们成为老头树!返草则应与当地草种为主,让地表的自然恢复代替飞机播种等强制自然接受的办法。大家都按照自然规律办事,不要搞什么政绩工程,形象工程和政治工程、这才是国家、民族之大幸,才能使治沙、治理沙尘暴走上康壮大道。
当然,沙尘暴作为自然界的二相流动的重要组成部份,还是应该有少部份人,组成几支精干的观测、实验和理论分析队伍,继续进行研究的。他们应扎下根来,而不是跟着沙尘暴跑,仅为造议论、抢镜头而忙碌。首先,他们应该进行全国性的规划,结合天上的卫星,地下的气象台站,进行观测点网的建设。从源区、输移通道到沉积区,进行影响沙尘暴诸要素的多参数自动观测和重点人工补充观测、记录和拍照。因为搞过沙尘暴的人们都知道,对于沙尘暴的知识,还是十分缺乏的。特别是其细微观的部份。如沙尘暴将从何地、在于何时发生,源头在何处,强度为几级,发展趋势如何,从而提出预报及为将来可能进行控制及扑灭收集资料。还有,要了解沙尘暴的内部结构:风(风向、风速和湍流脉动分量)、沙(尘)输移量和粒配的梯度分布、温(温度层结)、湿(空气瞬时湿度及其梯度分布)、压(压力梯度分布)和电(睛天电场的梯度分布及其瞬时变化)等等。没有详细而长期的网络观测资料作基础,沙尘暴的研究及自然界气固二相流学科建立,那仅仅是个空中楼廓。因为我们对沙尘暴的生命发展史,对其喜怒哀乐并不把门,那么我们怎能和他交朋友,怎能与它建立和谐和顺应自然规律的关系。甚至将来控制和扑灭它呢?下面,我们就来听听沙尘暴自己向我们的诉说吧。也算作向愿意与他们交朋友的人们的主动介绍,让朋友们对它们的身世和秉性提前有个了解吧。
我们--沙尘暴,并不是什么恶魔,而是与星球们同步发育成长的一个天气现象和地质作用过程。正如西游记上孙悟空讲的,他的宝葫芦--沙尘暴也是出自混沌初分,天开地辟,太上老君,在昆仑山脚下,发现的一缕仙藤上结着的两个葫芦中的一个。因为随着几十亿年以前星际空间大爆炸生成地球以后,地球上的大气层尚未形成,空气稀薄,氧气更少。所以,那时地球表面上的水分不多、风力不大和生物种类和数量更少。地球表面被各种火成岩所覆盖。那时并没有我们沙尘暴。随后,随着太阳光和热能的不断作用,地球的生物、特别是低等生物、苔鲜植物还有小球藻等在陆地和水体中大量繁殖。因此,地球表面充斥的二氧化碳被大量吸收,氧气被释放出来,空间气体成份慢慢地变成近似于现代的组成。并且在热力作用下局部地区的空气运动开始剧烈了起来:成云降水,风霜雨露等自然景观显现。水份也开始占据着陆地、海洋和潜入地下。各种酸碱合成了出来,从而加剧了地表岩石的风化及岩石碎屑的成壤运动。并且,由于地壳的活动,沧海变桑田,河湖成陆地,大量沉积于其中的岩石碎屑--沙土,暴露了出来。大约在2200万年前(特引自王辉,03),我们沙尘暴开始由小变大地引发了出来,从而在大约200~300万年中形成了我国的黄土高原和世界的众多黄土堆积区。至于在其它星球,如火星、土星和我们地球的卫星--月亮也有强烈的尘埃流运动。所以,可以说,地球上的我们--沙尘暴并不孤单,它与星球同在。只要这些星球也是固体岩石沙土星球,有着强烈的热力作用与大气运动。那么,我们的伙伴就会在那里出现。因为我们是自然界和人类共同作用的产儿。所以,许多自然因素,什么厄尔尼诺和拉尼娜系统等等,以及人类试图单方面改变地表的状态,都会引来我们的快速长成和做出剧烈的反应。至于最近反而有人在对我们唱赞歌,说什么我们增加了沙尘暴下游地区的降水,减少了地球表面的酸雨的危害,降低地表的平均气温,促进了海洋营养的均匀化和阻滞了地球温升的速度等等。总之对大气圈、水圈和生物圈都造成许多正面的影响。事实上,这也叫做有心栽花花不发,无意插柳柳成荫。这也就是哲学上所说的,任何事物总是一分为二的,有坏的一面,必有好的一面伴随。世间上、自然界里没有绝对的坏,也没有绝对的好。人们要清醒的认识到。我就是我,沙尘暴就是沙尘暴。我没有罪恶感,也没有荣誉感。当然,在当前对某些地区产生严重的危害,特别是第三世界贫困的国家产生的更为严重灾害,我们是深表遗憾和不要的。我们也希望他们早日把山河治理得美好些,植被覆盖率大大提高一步。或用黑色的尼龙网把沙漠盖起来。如果能使各起沙尘中心的植被或其他防护覆盖物,包括草方格、防空网和尼龙栅栏群等措施的覆盖度,达到30%以上。那么,到那时,我们即使是想再出去玩玩,也是不那么容易的。这就是自然规律,这就是自然界。愿以我们的死亡为代价,换来全世界更美好的明天。你们说,这种志向,这样心胸,比起中国唐朝大诗圣杜甫在他的茅屋为秋风所破歌中写的:“安得广厦千万间,大庇天下寒士俱欢颜,风雨不动安如山。呜呼!何时眼前突兀见此屋,吾庐独破受冻死亦足!”如何?